30米跨径预应力简支T型梁桥.docx
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30米跨径预应力简支T型梁桥
第一部分水文资料计算
1.1原始资料
设计流量：
377m3/s
设计流速：
3.02m/s
河床比降：
5%o
汛期洪水含沙量：
11kg/m3
桥位处于山区地区，汛期多为六、七级风，风速为15m/s,风压为。
无流冰现象，亦无流木和较大漂浮物。
无航道要求，无抗震要求。
该河为季节性河流，洪水时波浪推进长度为200m此段水深与桥位处基本相同，该地
区标准冻深为1.2m，雨季在6、7、8月份。
1.2水文设计及计算
1.2.1计算资料
1.水力半径：
R一=138.89=1.68m
x82.53138.89
2.平均水深：
H=—==1.69m
B82.21
判断河流为次稳定河段，利用公式校核
2121
V=nR3J2=28.75X1.68弓X0.005"=2.85m/sV3.02m/s
33
Qc=Ac•Vc=138.89X2.85=395.84m/s>377m/s
则：
该河水文设计计算采用原始设计流速，流量采用Q=395.84m3/s
过水面积计算表表1-1
里程桩号
河床标高（m）
水深（m）
水平距离（m）
湿周（m
过水面积
（m2）
累计
K2+278.63
231.12
0.00
11.37
11.46
8.81
=138.89
/2（m）
x=82.53m
+290
229.57
1.44
10.00
10.01
16.50
+300
229.37
2.21
10.00
10.03
20.80
+310
228.71
2.23
10.00
10.01
23.75
+320
228.78
2.25
10.00
10.02
23.10
+330
228.84
2.20
10.00
10.04
20.90
+340
229.22
1.80
10.00
10.03
16.95
+350
229.63
1.40
10.84
10.93
8.80
K2+360.84
231.07
0.00
1.3拟定桥长
由于G河桥位处于峡谷山区地形及直流汇入主流口，按地形布孔不压缩河槽，可不做
桥孔最小净长计算，初步拟定Lj=90m
1.4壅水高度
ZVM2V02Z0.15X（3.0222.852）=0.15m
最大壅水高度Z'Z
0.7
0.45
0.0018gKDD
2.30.13th0.7
gh
th
0.13th0.7
gh
Vw2
0.7
其中Vw=15m/s,D200m
Qcp
hmax
其中
h169m
p
1
—5
^其1
111.OC/111?
max
Z..Z.UI11?
j
LjEd6
h
0.06
0.06
K1亘
82.21
1
1.26，
d1.05mm，
Qcp
395.84m3/s，
E0.86。
则:
hc
1.69
1
3
5
395.84
2.25
hp
1
5.23m
1.69
1.26
90
0.861.056
3
5
局部冲刷
1.5.2
0.14
0.5
V00.0246
332d
10
—0.72
d
其中:
hp
5.23m，
1.05mm则有
V00.587m/s
Vz
_1
Ed6h
0.86
1
1.05®
2
5.23'
2.61m/s
则有
:
hb
KK1B00.6（V0V°）
VV0
V0V0
其
/、
中
—0.06
0.06
'
d
1.05
V00.462
V00.462
0.587
0.263
m/s
B。
1.8
P
1
Kd=0.71，
h=1.69m
则有：
hL=0.209m
h
z
2hL
0.15-0.209
0.289m
初步拟定桥梁上部结构高度为
1.9m。
3
3
Hmin
Hp
h
hjhD231
0.289
0.51.9233.689m<236m则
Hmin采用
路面标高，即
Hmin
=236m
g/Vw2
1.5冲刷深度
1.5.1一般冲刷
面图可以确定河底为粒砂夹砾石，根据《公路桥位勘测设计规范》推荐公式:
hb
_0.19
0.25d
Vo
11.577
0.5870.251.05°19
2.61
1.80.60.587
0.263
桥下综合冲刷最大水深
hs
桥下最低冲刷线高程
Hs
基础埋置咼程HnHs
11
0.686,00.8価帀
dd
0.686
2&2°2632.83m
0.5870.263
hp
Hp
hs
231
8.06m
8.06222.94m
c22.94
219.94m。
1.577则:
第二部分桥梁设计方案拟定与比选
2.1设计资料
技术指标：
汽车荷载一公路u级
桥面宽度一8.5m，采用7+20.75m
通航等级：
无要求
地震动参数：
无抗震要求
2.2设计方案
鉴于该桥的地质情况，处于峡谷地形，故比选方案主要采用预应力简支梁桥、箱梁桥
及空心板桥。
2.2.1方案一预应力混凝土简支T型梁桥（330m）
优点：
制造简单、整体性好、接头也方便，而且能有效的利用现代高强材料，减少构体截面，与钢筋混凝土相比，能节省钢材，且在荷载的作用下不会出现裂缝，基础施工项目较少等。
缺点：
预应力张拉后上拱偏大影响桥面线形，使桥面的铺装层厚度增加。
施工方法：
采用预制拼装法（后张法）施工，即先预制T型梁，然后使用大型机械吊装的一种施工方法，其中后张法的施工流程为：
先浇筑构体混凝，并在其中预留孔道。
待混凝土达到要求的强度后，将预应力钢筋穿入预留的孔道内，将千斤顶支承与混凝土构体端部，张拉预应力，待到张拉控制拉力后，即用夹片锚具将预应力钢筋锚固于混凝土构体上，使混凝土保持其预应力，最后在预应力孔道内压注水泥浆，使预应力钢筋与混凝土黏结成一个整体，封锚。
222方案二预应力连续箱型梁桥（330m
优点：
结构钢度大、变型小、行车舒适、伸缩缝少、抗震力强，线条明快，施工工艺相对简单，后期养护成本不高。
缺点：
桥墩处箱梁根部建筑高度大，美观上欠缺，超静定结构，对地基要求较高，且采用现浇施工工期较长，变截面施工浪费模板。
施工方法：
采用悬臂浇筑施工，用单悬臂一连续的施工程序。
这种方法是在桥墩两侧对称逐段就地浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后，张拉预应力筋、移动机具、继续施工。
2.2.3方案三预应力混凝土空心板梁桥（3300）
优点：
预应力结构通过高强钢筋对混凝土预压，不仅充分发挥了高强材料的特性，而且提高了混凝土的抗裂性，促使结构轻型化，构件外形简单，方便施工，工期短，桥形美观。
缺点：
桥面接缝较多，行车不顺，同时其桥梁的运营养护成本较高，且基础较多，施工费用昂贵。
施工方法：
采用预置装配（先张法）的施工方法，先张法预制构体的制作工艺是在浇筑混凝前进行预应力筋的张拉，并将其锚固在临时张拉台上，然后按照支立模一钢架骨架成型一支立侧模一浇筑及振捣混凝土，养护及拆除模板，待混凝土达到规定强度逐渐将预应力筋松弛，利用钢筋回缩与混凝土之间的粘结作用使构体获得预应力，后期养护项目多且费用偏高。
2.3方案比选表
方案比选表表2—1
万案
设计方案一
设计方案二
设计万案三
适用性
各梁受力相对独立，避免超静定梁的复杂问题，行车较舒适。
箱型截面抗扭刚度大，可以保证其强度和稳定性，有效的承担正负弯矩，桥梁结构刚度大，变形小。
空心板截面，减轻了自重，而且能充分利用材料，构体外形简单，制作方便工期短。
美观性
、单简造构
，O显好明较条度线调桥协全境
度影全多响
施工难易
U测。
跨以为等可较
fix案截期较变工一
施二安g方和
一
经济性
板省模节。
约，大节度量
，昂一高>用方费高整对，相高价较造求
案
方个多
三工护且养高期最后中
通过对比从受力合理，安全适用，经济美观的角度综合考虑方案一：
预应力混凝土简支T型梁桥为最佳推荐方案，此方案采用预应力混凝土简支T型结构，结构简单.节省材料，合理经济，施工方便且施工周期较短，而且桥型线条流畅美观。
第三部分桥梁设计资料及构造布置
3.1设计资料
3.1.1桥跨及桥宽
标准跨径：
30mlb30.OOm
计算跨径：
29.5m
主梁长：
29.96m设置4cm的伸缩缝
桥面净空：
净一7m20.75m8.5m
3.1.2设计荷载：
公路一U级，车道均布荷载标准值7.875KN/m,集中荷载标准值Pk196.5KN
人群荷载：
3.0kN/m2，栏杆及人行道每侧重力取5kN/m
3.1.3材料及工艺
混凝土：
主梁用C40,栏杆及桥面铺装用C25
预应力钢筋应采用《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004
的钢绞线，抗拉强度标准值fpk1860Mpa，抗拉强度设计值fpd1260MPa。
弹性模量
5
EP1.9510MPa；锚具采用夹板式群锚。
普通钢筋直径大于和等于12mm的采用HRB33疾冈筋，直径小于12mm的均采用HRB235钢筋。
按后张法施工工艺制作桥梁，预制主梁时，预留孔道采用70预埋金属波纹管成型，
钢绞线采用TD双作用千斤顶两端同时张拉，主梁安装就位后现浇40cm宽的湿接缝。
最后
阶段施工采用60mm厚的沥青桥面铺装层。
3.1.4设计依据
1.《公路工程技术指标》（JTGB01-2003）;
2.《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2004）;
3•《结构设计原理》（人民交通出版社）；
4.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）.
3.2构造布置
3.2.1主梁间距
采用装配式施工，根据桥面截面尺寸及经济因素等考虑，主梁间距一般在1.8-2.3m
之间，本设计采用2.0m,整个横桥向共4片主梁，设计梁宽均为2.0米。
预制时边梁宽1.6m，主梁之间留0.4m的后浇段即铰接缝宽0.4m。
3.2.2主梁高
根据预应力混凝土T型梁界面设计经验，梁高选取在1/161/18跨径之间，本设计取大值：
1/16301.875，取1.9m。
3.2.3横隔板间距
为了增强主梁之间的横向连接刚度，除设置端横隔梁外，还设置5片中横隔梁，间距
4.9m,共计7片。
端横隔板距支承线0.05m。
3.2.4梁肋
根据抗剪刚度需要，肋宽由构造和施工要求决定，但不得小于140mm本设计选用
200mm在梁端在一个横隔板间距内腹板中按直线加厚至马蹄宽400mm，马蹄高度由25cm在一个横隔板间距内直线加高至梁上梗肋处。
3.2.5桥面铺装
采用厚度为6cm的沥青混凝土，坡度由6-12cm的C25的混凝土三角垫层形成.
3.2.6横断面图
具体尺寸见下图（单位：
cm）
3.2.7马蹄尺寸
基本由布置预应力钢束的需要确定的，设计实践表明，马蹄的总面积占总面积的
10%20%为宜。
根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》对钢束净距及预留管道的构造要求，初步拟定马蹄宽度为400mm，高度为250mm，马蹄与腹板交接处做三角过渡，高度为150mm。
图11桥梁横断面图
第四部分主梁截面几何特性计算
4.1截面几何特性
中主梁跨中毛截面的几何特性在预制阶段如图（a）及表4-1，在使用阶段如图4-2及表4-3。
160
40
、”匸、
3
5|
40
5
5
（a）中主梁
图41预制梁跨中截面图
~T~
4_
5i
2
20.
5
3
5〕
（b）边主梁
180
160
2•丰
图42成桥阶段跨中横截面
1―」
!
f—1
-一一一___一—!
i—
I...I
40」
20
40
160
30
-5
20
160
图43L/4截面图44L/8截面图45支座截面
预制时翼缘板宽为1.6m,使用时为2.0m,分别计算这二者的截面特性，可以采用分
块面积法、节线法。
本设计采用分块面积法，计算公式如下：
毛截面面积：
AmA
各分块面积对上缘的面积矩：
SAy：
毛截面重心至梁顶的距离：
ysS/A
2毛截面惯性矩计算用移轴公式：
ImIiAiyiysIiAyys2
几何特性计算结果见下表，同理可知根据L4及支座截面的几何特性，汇总与表4-3.
预制阶段中主梁跨中截面几何特性如下表：
表4-1
分块
2
Ai（cm）
yi（cm
Si（cm3）
ys（cm）
.4
Ii（cm）
2
IxAyiys
1
2400.00
7.50
18000.00
0.00
45000.00
9285216.00
2
3000.00
82.50
247500.00
0.00
5625000.00
491520.00
3
1000.00
177.5
177500.00
0.00
52083.30
11620840.00
4
200.00
16.67
3334.00
0.00
277.80
562436.18
5
150.00
160.00
24000.00
0.00
1875.00
1223113.50
6750.00
470334.00
69.70
5724236.10
23183125.68
2
ImIiAyiys=572423623183125.682890736168cm4。
预制阶段边主梁跨中截面几何特性如下表:
表4-2
分块
2
Ai（cm）
yi（cm）
c3
S（cm）
ys（cm）
4
Ii（cm）
2
IxA%ys
1
2700.00
7.50
20250.00
50625.00
9568316.43
2
3000.00
15.47
247500.00
5625000.00
717962.70
3
1000.00
177.50
177500.00
52083.30
12203620.90
4
200.00
16.67
3334.00
277.80
507225.92
5
150.00
160.00
24000.00
1875.00
1296513.13
7050.00
472584.00
67.03
5729861.10
24293639.09
24
ImIiAyiys5729861124293639.0930023500.19cm4
各截面的几何特性汇总于下表:
表4-3
截面
2
Ai（cm）
3
Si（cm）
y（cm）
Im（106cm4）
跨中
中主梁预制
6750.00
470334.00
69.70
28.91
0.51
边主梁预制
7050.00
472584.00
67.03
30.02
0.51
（L/4）
使用阶段
7350.00
474834.00
64.60
31.05
0.52
中主梁预制
7505.92
567160.08
75.56
31.63
0.48
L/8
边主梁预制
7805.92
569410.08
72.95
32.83
0.49
使用阶段
8105.92
571660.08
70.52
34.03
0.49
支点
中主梁预制
9512.50
737328.14
77.51
34.63.
0.42
边主梁预制
9812.50
739578.13
75.37
35.94
0.42
使用阶段
10112.50
741828.13
73.36
37.24
0.43
4.2界面效率指标（跨中）
上核心距:
Ks
Ahys
28907361.68
6750（19069.7）
35.59cm
下核心距:
Kx
Im
Ays
28907361.68
675069.7
=1.43cm
界面效率指标
KsKx
h
0.510.5
从经济形考虑，通常希望在0.45-0.55以上，由上述计算可知此截面较为合理
第五部分主梁内力计算
5.1恒载内力计算
5.1.1主梁预制时的自重（一期恒载）
翼板宽度为1.6m
1.按跨中截面计算，主梁每延米自重。
中主梁：
g10.67502516.875KN/m
边主梁：
g10.70502517.625KN/m
2.由马蹄增高与梁端加宽所增加的重量折成每延米重。
490
图51腹板加宽计算简图
V补=17040490
3cm
1
U—14515
3
10490212333・3cm
3
11
3
V21510
49012250cm
32
V等20145151025404901984500cm3
VV补-2M2V22882834cm3
增加的体积VVV等898334cm3
2V1796668cm3
''6
g2g317966681025/29.961.499KN/m
图52端横隔梁尺寸图
40
图53中横隔梁尺寸图
3.横隔梁折成每延米重
横隔梁布置见图见下，中、端横隔梁拟布置相同的高度以保证横隔梁底部与主梁底梁之间有一定的空隙，横隔梁宽度为10-16cm,采用内宽外窄的楔形，有利于脱模。
端横隔梁重量
12252
1.50.8
1
2
0.03750.3
0101615.53KN
2
中横隔梁重量
25252
1.50.8
1
0.05
0.4
1
0.10.150.1
0.1638.43KN
2
2
2
g4,2/29.9615.5338.43/29.96=1.801KN/m
4.每延米自重总和
中主梁：
4
g1gi
1
'16.8751.499
1.801
20.175KN/m
边梁：
3
g1gi
1
'1
g417.625
2w
1.499
0.51.80120.025KN/m
5.1.2面板间头（二期恒载）
中主梁：
g20.40.15251.5KNm
1
边主梁：
g2刁1.50.75KN..m
5.1.3栏杆、人行道、桥面铺装（三期恒载）
1
桥面铺装层：
g30.067.023（0.060.12）7.0024/46.195KNm
栏杆和人行道：
查阅规范可知，每侧栏杆及人行道作用力为5KNm，则
g352/42.5KNmg3g3g36.1952.58.695KN/m
预制粱长29.96
59
11
HL
f4.9
计算跨径29.5
0.23
L29.41
:
:
J
理论支承线
图54横隔梁纵向布置图
5.1.4主梁恒载总和
见表5-1
表5-1
荷拌
梁载、
第一期恒载g-i
第二期恒载g2
第三期恒载g3
总和gKN/m
中主梁
20.175
1.500
8.695
30.370
边主梁
20.025
0.750
8.695
29.470
5.1.5梁恒载内力计算
x计算公式：
设x为计算截面离支座的距离，并令l，则主梁弯矩和剪力的计算公式分别为：
121
Mg㊁1L2g；Qg212Lg
主梁恒载内力值见表5-2:
5.2主梁活载横向分布系数的计算
5.2.1支点位置处，采用杠杆原理法进行计算对主梁从左到右依次编号为①②③④
表5-2
项目
Mgg
mKNgm
Qgg
qKN
L/2
L/4
L/8
L/4
L/8
支点
M1
L2/2
108.78
81.59
47.59
Q12
L/2
7.37
11.063
14.75
第一期恒载g1
KN/m
中主梁
2194.60
1646.10
960.10
148.80
223.20
297.60
边主梁
2178.30
1633.80
953.00
147.70
221.60
295.40
第二期恒载g2
KN/m
中主梁
163.20
122.40
71.40
11.10
16.60
22.20
边主梁
81.60
61.20
35.70
5.60
8.30
11.10
第三期恒载g3
KN/m
中主梁
945.90
709.40
413.80
64.10
96.20
128.30
边主梁
945.90
709.40
413.80
64.10
96.20
128.30
gg1g2
g3KN/m
中主梁
3303.70
2477.90
1445.30
224.00
336.00
448.00
边主梁
3205.80
2404.50
1402.50
217.40
326.00
434.70
87,5
50
600
图55荷载布置主梁简化图
对于①号梁
汽车荷载
moq
qr*（1.00.1）0.550
人群荷载
mor
1.438
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